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摘要：针对智能变电站综合监控系统的功能和应用，设计了智能变电站站控层测试系统体系结构，对测试系统体系结构的功能模块和信息交互过程进行了建模，对智能变电站控制层测试技术进行了分析。分别在站控层数据交互测试技术，监控主机测试技术和远程功能测试技术研究，通过建立仿真测试系统创新提出了测试策略可配置，通信消息可以定制，互动行为可控站控层数据交互测试方法，监视主机信息闭环测试方法，基于取代服务的远动功能测试方法。
关键词：智能变电站；站控层；测试技术；仿真测试系统
在智能变电站的应用中，站控层部分网络通信技术水平是非常重要的。它可以实现与各级控制中心数据信息的实时交互，从而保证电网运行的稳定和安全。智能变电站现阶段的站控层测试，过于依靠专门的调试工具，具有相当局限性。因此，功能齐全的智能变电站控层仿真测试系统应实现全面定位，为监测主机及其远动功能提供很好的解决方案，最终保证智能变电站建设的快速发展。
一、智能变电站在线监测系统构架
类似于智能变电站的“三层两网”结构，智能变电站的测试系统也由过程层、间隔层、站控层的三层架构构成。所示如下图：
智能变电站变压器、断路器等主要设备的在线监测设备通过Modbus、IEC61850等通信协议接入间隔层，但不符合IEC61850要求的设备接入间隔层时需要进行协议转换。在层间，根据主设备类型的不同，将不同主设备的监测数据收集到不同的综合监测单元中，根据IEC61850建立统一的主设备数据监测模型。同时，站控层接收间隔层各监测单元的数据，并按照Q/GDW 534标准中定义的变电站设备监测数据规范进行存储。
二、智能变电站站控层中测试技术的应用
1.智能变电站控制层系统功能。主控站系统是智能变电站控制层的主要系统之一。同时，它还可以与各级控制中心进行交互，实现远动信息交互的目的。智能变电站网络结构包括站控层、过程层和间隔层。在综合监控系统的要求下，站控层的功能分为监控主机功能和远程控制功能两方面。在监控主机中，主要是对站内各种数据信息进行有效的收集和处理，最后通过该功能实现对站内数据信息的有效监控。监控的功能，主要实现实时交互与数据，在主控站，对远程控制设备和系统的测试主要使用仿真系统的保护测控信息和主要的控制站仿真系统，以便测试自动化程度将大大提高。
2.测试技术研究。针对站控层设备与间隔层设备之间的信息交互现象，有必要利用站控层数据交互测试技术进行测试，协调各种配置，最终实现通信的互控。在整个信息交互过程中，为了提高数据测试的准确性，需要对模型文件进行分析和重构。在监控主机测试技术中，主要采用信息回路测试，包括测试工作站、保护测控信息仿真系统、站控层交互机、按键控制及其记录分析仪。在整个测试系统中，监控主机是被测对象，在测试中可以导出站控制层中出现的交互数据信息文件。在测控信息保护仿真系统中，需要使用多套测控保护装置。在信息交互方面，主要通过仿真保护和测控设备的信息输出和输入来实现测试工作站的配置策略，最后实现站控制层的信息通知交互。整个测试流程如图2所示。
图2 监控主机信息闭环测试系统结构示意图
在远动功能的测试中，在偏远的功能测试，主要是基于替换服务测试，利用系统和设备，包括测试控制仿真系统，主要保护测控系统仿真系统信息和数据通信网络关闭，等，调节主机仿真系统功能需要有两个方面，即正常远动功能和客户端来取代前面服务功能，保护监控系统仿真系统需要服务器端通信功能。在仿真系统中，客户端可以参数集，也可以定期数值参数和交付提供数据支持，以确保数据上传后可以发送到控制仿真系统和原来的数值比较，可以验证测试设备接受数据的正确性和转发功能。
3.实际应用。根据测试系统架构，对智能变电站控制层测试系统进行测试，测试系统对监控主机进行监控，实时监控各部分的运行状态和功能实现。在监控主机测试中，主要测试了以下几个方面的功能，如遥控功能、遥测功能、远程信号功能。还需要测试数据通信网络的关闭情况。报警图形网关机测试主要是对报警直接和远程浏览等相关功能的测试。
三、仿真测试系统设计与实现
1.保护测控信息仿真系统。保护测控信息仿真系统模拟保护测控装置IEC61850站控制层的数据交互行为，测试监控主机和远程控制功能。图3为保护测控信息仿真系统的功能结构图。功能模块包括模型分析模块、仿真系统运行管理模块、仿真系统运行模块、抽象通信服务接口（ACSI）模块和MMS网络通信服务模块。各功能模块的功能如下。
图3 保护测控信息仿真系统功能结构示意图
（1）模型解析模块。导入SCL文件，检查文件合法性，分析配置文件，根据IEC61850-6和Q/GDW1396构建仿真环境所需的数据模型，为仿真系统提供基础数据。（2）仿真系统运行管理模块。根据模型解析模块生成的基本数据，配置仿真智能电子器件（ieds）的测试策略。可配置的测试策略包括：单点、多点（跨区间、跨设备）、批处理、网络开/关、双网切换、远程控制行为（选择、执行、返回）、心跳报文返回等。（3）仿真系统操作模块。根据模型分析模块生成的基本数据创建IED运行过程，根据仿真系统运行管理模块配置测试策略，使仿真系统消息输出可自定义，交互行为可控。（4）抽象通信服务接口（ACSI）模块。根据IEC61850 -7-2创建抽象的通信服务接口，使仿真系统满足IEC61850规定的各种服务。（5）网络通信服务MMS模块。根据IEC61850-8-1特定通信服务映射（SCSM），将ACSI映射到MMS，使仿真系统满足MMS通信应用的要求。
2.调控主站仿真系统。调控主站仿真系统，支持当前主流电力远动规程（iec60870-5-104、DL476、task .2等），具有调节主站仿真、报文解释和分析功能，用于调度和变电站终端远动功能测试。根据集成监控系统的功能规范，远程功能包括基本的“四遥”功能、“告警直传、远程浏览”功能和信用担保功能。（1）前端通信模块集成的通信协议包括IEC104、DL476、国家电网103等。它是主站仿真系统控制的实时数据输入输出中心，是主站仿真系统控制的基本模块。（2）基本远程功能模块，在前端通信模块的基础上，实现了“四遥”功能、“告警直传、远程浏览”功能、信用保护功能等远程功能。（3）高级应用功能模块集成了相应的测试策略的基础上远程功能模块实现远程功能测试的基础上更换服务，信用信息的智能预处理功能和远程诊断服务异常信息。
对传统测试技术在智能变电站站控层工程调试与测试过程中存在的局限性，本文设计了智能变电站站控层仿真测试系统架构，提出了站控层数据交互测试方法、监控主机信息闭环测试方法、基于取代服务的远动功能测试方法，并实现具有上述技术特点的智能变电站站控层仿真测试系统。
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论文作者:张浩,王玮
论文发表刊物:《云南电业》2019年1期
论文发表时间:2019/8/28
标签：测试论文; 系统论文; 功能论文; 变电站论文; 智能论文; 数据论文; 信息论文; 《云南电业》2019年1期论文;